KR20040007264A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 승용차 또는 트럭에 탑재되는 차량 교류발전기와 같은 회전전기장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary electric machine such as a vehicle alternator mounted on a car or truck.
일본국 특허공보 제2927288호(미국특허 제5,998,903호)에 제안된 차량 교류발전기에는, 고정자 권선이 복수개의 U자형 전도체 세그먼트(U-shaped conductor segment)로 구성된다. 상기 U자형 전도체 세그먼트는 고정자 코어의 축단부로부터 고정자코어의 슬롯에 삽입된다. 상기 U자형 전도체 세그먼트의 단부는 고정자 코어의 대향 축단부에서 접합된다.In the vehicular alternator proposed in Japanese Patent No. 2927288 (US Pat. No. 5,998,903), the stator winding is composed of a plurality of U-shaped conductor segments. The U-shaped conductor segment is inserted into the slot of the stator core from the axial end of the stator core. The ends of the U-shaped conductor segments are joined at opposite axial ends of the stator core.
이러한 종류의 고정자 코어에서, 상기 전도체 세그먼트를 삽입할 때, 전도체 세그먼트와 슬롯을 형성하는 내벽 사이의 저항을 감소시키기 위하여 전도체 세그먼트와 슬롯 내벽 사이에 미소간극이 요구된다. 그러나, 상기 전도체 세그먼트가 어떠한 제한없이 슬롯에 배열될 경우, 상기 전도체 세그먼트는 내벽에 거의 접촉하지 않게 되거나, 내벽의 일측에만 기대어 접촉할 우려가 있다.In a stator core of this kind, when inserting the conductor segment, a small gap is required between the conductor segment and the slot inner wall to reduce the resistance between the conductor segment and the inner wall forming the slot. However, when the conductor segment is arranged in the slot without any limitation, the conductor segment may be hardly in contact with the inner wall, or may be inclined to contact only one side of the inner wall.
상기 전도체 세그먼트가 슬롯의 내벽에 접촉하지 않을 경우에는, 상기 전도체 세그먼트로부터 고정자 코어로의 열전달 효율이 감소되어, 상기 전도체 세그먼트의 온도가 상승하게 된다. 그 결과, 출력이 감소될 우려가 있다. 이에 반하여, 상기 전도체 세그먼트가 슬롯의 내벽의 일측에만 기대어 접촉하게 될 경우에는, 상기 전도체 세그먼트가 접촉하지 않은 측의 고정자 코어의 티스(teeth)부가 쉽게 진동하게 된다. 그 결과, 자기적 진동(magnetic vibration)의 증가로 인하여 자기소음(magnetic noise)이 증가되는 문제점이 있다.If the conductor segment does not contact the inner wall of the slot, the heat transfer efficiency from the conductor segment to the stator core is reduced, resulting in an increase in the temperature of the conductor segment. As a result, there is a fear that the output is reduced. On the contrary, when the conductor segment is in contact with only one side of the inner wall of the slot, the teeth of the stator core on the side where the conductor segment is not in contact with each other easily vibrate. As a result, there is a problem in that magnetic noise is increased due to an increase in magnetic vibration.
따라서, 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명은 온도감소에 따른 출력을 향상시키고, 자기소음을 줄일 수 있는 회전전기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary electric device that can improve output according to a temperature decrease and reduce magnetic noise.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 부분 단면을 포함한 차량 교류발전기의 개략도.1 is a schematic diagram of a vehicle alternator including a partial cross section according to an embodiment of the present invention;
도2는 본 발명의 실시예에 따라 슬롯내에 유지된 전도체 세그먼트의 배열을 도시한 고정자 코어의 부분 단면도.Figure 2 is a partial cross sectional view of the stator core showing the arrangement of the conductor segments held in the slots in accordance with an embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 고정자 권선을 구성하는 전도체 세그먼트의 사시도.3 is a perspective view of a conductor segment constituting a stator winding in accordance with an embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 전도체 세그먼트의 접합부의 사시도.Figure 4 is a perspective view of the junction of the conductor segments in accordance with an embodiment of the present invention.
도5는 본 발명의 다른 실시예의 전도체 세그먼트의 배열을 도시한 고정자 코어의 부분 단면도.Fig. 5 is a partial cross sectional view of the stator core showing the arrangement of the conductor segments in another embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1: 차량 교류발전기2: 고정자1: vehicle alternator 2: stator
3: 회전자5: 정류기3: rotor 5: rectifier
31: 고정자권선32: 고정자코어31: stator winding 32: stator core
33: 기본 전도체 세그먼트35: 슬롯33: basic conductor segment 35: slot
331a, 331b, 332a, 332b: 전기도체331a, 331b, 332a, 332b: electrical conductor
331c, 332c: 턴부331c, 332c: turn section
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따르면, 회전전기장치는 회전자와, 상기 회전자와 대향하게 배치된 고정자코어 및 상기 고정자코어 주위에 권선되는 고정자권선을 포함한다. 상기 고정자코어는 축방향으로 연장하는 복수개의 슬롯이 형성된다. 상기 각 슬롯은 원주방향으로 서로 대향하는 제1벽과 제2벽을 형성한다. 상기 고정자권선은 슬롯에 수용되는 삽입부를 포함한다. 상기 각 삽입부는 상기 슬롯의 제1벽과 제2벽 사이의 거리보다 작은 원주방향폭을 갖는다. 상기 삽입부는 제1벽과 제2벽 중 하나의 벽에 접촉되도록 배치된다.In order to solve the above problems, according to the present invention, a rotary electric device includes a rotor, a stator core disposed to face the rotor, and a stator winding wound around the stator core. The stator core is formed with a plurality of slots extending in the axial direction. Each slot forms a first wall and a second wall facing each other in the circumferential direction. The stator winding includes an insertion portion accommodated in the slot. Each insert has a circumferential width that is less than the distance between the first and second walls of the slot. The insertion portion is arranged to be in contact with one of the first wall and the second wall.
상기 삽입부의 폭은 슬롯의 제1벽과 제2벽 사이의 거리보다 작기 때문에, 상기 삽입부와 제1벽 및 제2벽 중 하나의 벽 사이에 갭이 형성된다. 따라서, 상기 슬롯으로의 삽입부의 삽입이 용이하게 된다. 또한, 상기 삽입부는 제1벽 및 제2벽 중 하나의 벽에 접촉되기 때문에, 상기 고정자권선에서 발생된 열은 고정자코어로 전달된다. 따라서, 상기 회전전기장치의 출력은 향상된다. 또한, 티스(teeth)부의 진동은 감소한다.Since the width of the insert is smaller than the distance between the first and second walls of the slot, a gap is formed between the insert and one of the first and second walls. Thus, insertion of the insert into the slot is facilitated. In addition, since the insertion portion is in contact with one of the first wall and the second wall, heat generated in the stator winding is transferred to the stator core. Thus, the output of the rotary electric machine is improved. In addition, the vibration of the teeth portion is reduced.
본 발명의 상기 목적들 및 다른 목적들, 특징들 그리고 장점들은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 더 명료하게 이해될 수 있다.The above and other objects, features and advantages of the present invention can be more clearly understood from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 회전전기장치는, 예를 들면 엔진에 탑재 고정되어 그 엔진에 의하여 구동되는 3상 차량 교류발전기에 적용된다. 본 발명에 적용된 차량 교류발전기의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The rotary electric machine of the present invention is applied to, for example, a three-phase vehicle alternator mounted on an engine and driven by the engine. EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of the vehicle alternator applied to this invention is described in detail with reference to drawings.
도1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 차량 교류발전기(1)는 아마추어로서 기능하는 고정자(2)와, 자계로서 기능하는 회전자(3)와, 전방하우징(4a)과 후방하우징(4b)을 갖는 하우징(4) 및 정류기(5)를 포함한다. 상기 전방하우징(4a) 및 후방하우징(4b)은 스터드볼트(stud bolt)(4c)에 의하여 고정자(2)를 고정하고, 회전자(3)를 회전가능하게 지지한다. 상기 정류기(5)는 고정자(2)로부터의 교류전압을 직류전압으로 정류한다.As shown in Fig. 1, the vehicle alternator 1 of this embodiment includes a stator 2 functioning as an armature, a rotor 3 functioning as a magnetic field, a front housing 4a and a rear housing 4b. It includes a housing (4) and a rectifier (5) having a. The front housing 4a and the rear housing 4b fix the stator 2 by a stud bolt 4c and rotatably support the rotor 3. The rectifier 5 rectifies the AC voltage from the stator 2 into a DC voltage.
상기 회전자(3)는 샤프트(6)와 함께 회전한다. 상기 회전자(3)는 런델형(Lundell-type) 폴코어(pole core)(7)와, 계자코일(8)과, 슬립링(9)(10)과, 혼합류식팬(사류팬)(mixded flow fan)(11) 및 공기송풍장치인 원심식팬(12)을 포함한다. 상기 샤프트(6)는 풀리(20)에 연결되고, 차량을 구동시키기 위하여 탑재된엔진(미도시)에 의하여 회전된다.The rotor 3 rotates with the shaft 6. The rotor (3) includes a Rundel-type pole core (7), field coil (8), slip rings (9) and (10), a mixed flow fan (current fan) ( and a centrifugal fan 12 which is a mixed flow fan) 11 and an air blower. The shaft 6 is connected to the pulley 20 and is rotated by an engine (not shown) mounted to drive the vehicle.
상기 런델형 폴코어(7)는 한 쌍의 폴 코어로 구성된다. 상기 런델형 폴코어(7)는 상기 샤프트(6)에 고정된 보스부(boss portion)(71)와, 상기 보스부(71)의 단부로부터 반경방향으로 연장하는 디스크부(disc portion)(72) 및 16개의 크로우자극(claw pole)(73)을 포함한다.The rundel type pole core 7 is composed of a pair of pole cores. The rundel pole core 7 includes a boss portion 71 fixed to the shaft 6, and a disc portion 72 extending radially from an end of the boss portion 71. ) And sixteen claw poles (73).
상기 풀리(20)에 인접한 혼합류식팬(11)은 예각(acute angle)으로 배열된 블레이드와, 베이스 플레이트(111)에 직각으로 배열된 블레이드를 포함한다. 상기 베이스 플레이트(111)는 용접 등에 의하여 상기 폴 코어(7)의 단면에 고정된다. 상기 혼합류식팬(11)은 회전자(3)와 함께 회전된다. 상기 혼합류식팬(11)보다 풀리(20)로부터 먼 위치에 위치한 원심식팬(12)은 베이스 플레이트(121)에 직각으로 배열된 블레이드를 포함한다. 상기 베이스 플레이트(121)는 용접 등에 의하여 상기 폴 코어(7)의 단면에 고정된다.The mixed flow fan 11 adjacent to the pulley 20 includes a blade arranged at an acute angle and a blade arranged at right angles to the base plate 111. The base plate 111 is fixed to the cross section of the pole core 7 by welding or the like. The mixed flow fan 11 is rotated together with the rotor 3. The centrifugal fan 12 located at a position farther from the pulley 20 than the mixed flow fan 11 includes blades arranged at right angles to the base plate 121. The base plate 121 is fixed to the cross section of the pole core 7 by welding or the like.
상기 하우징(4)은 그의 축단면에 공기 흡입공(41)을 형성한다. 또한, 상기 하우징(4)은 고정자(2)의 제1코일단부(31a)와 제2코일단부(31b)의 반경방향 외주연에 대응하는 숄더부(shoulder portion)에 냉각공기 배출공(42)을 형성한다.The housing 4 forms an air intake hole 41 in its axial end surface. In addition, the housing 4 has a cooling air discharge hole 42 in a shoulder portion corresponding to the radial outer periphery of the first coil end 31a and the second coil end 31b of the stator 2. To form.
상기 정류기(5)는 차량 교류발전기(1)의 풀리(20)에 대향하는 측 단부에 고정된다. 상기 제1코일단부(31a)는 정류기(5)에 대응되게 배열된다.The rectifier 5 is fixed to the side end opposite to the pulley 20 of the vehicle alternator 1. The first coil end 31a is arranged to correspond to the rectifier 5.
상기 고정자(2)는 고정자권선(31)과, 고정자코어(32) 및 절연체(34)를 포함한다. 상기 고정자권선(31)은 고정자코어(32)의 슬롯에 수용된 복수개의 전기도체로 이루어진다. 상기 절연체(34)는 고정자코어(32)와 고정자권선(31) 사이의 전기적 절연을 제공한다. 상기 고정자코어(32)는 전방하우징(4a)내에 삽입된 후, 스터드볼트(4c)에 의하여 고정된다. 상기 후방하우징(4b)은 고정자코어(32)에 배치되고, 너트(4d)에 의하여 고정된다.The stator 2 includes a stator winding 31, a stator core 32, and an insulator 34. The stator winding 31 is composed of a plurality of electrical conductors accommodated in the slot of the stator core 32. The insulator 34 provides electrical insulation between the stator core 32 and the stator windings 31. The stator core 32 is inserted into the front housing 4a and then fixed by the stud bolts 4c. The rear housing 4b is disposed in the stator core 32 and fixed by the nut 4d.
도2에 도시한 바와 같이, 상기 고정자코어(32)는 다상 고정자권선(31)이 수용된 복수개의 슬롯(35)이 형성된다. 본 실시예에서, 상기 회전자(3)의 자극수에 대응하는 72개의 슬롯(35)이 3상 고정자권선(31)을 수용하기 위하여 등간격으로 배열된다.As shown in Fig. 2, the stator core 32 is formed with a plurality of slots 35 in which the multiphase stator windings 31 are accommodated. In this embodiment, 72 slots 35 corresponding to the number of poles of the rotor 3 are arranged at equal intervals to accommodate the three-phase stator windings 31.
상기 고정자권선(31)은 전기도체 군(group)으로서 파악될 수 있다. 동일 개수의 전기도체가 각 슬롯(35)에 수용된다. 예를 들면, 도2에 도시한 바와 같이, 4개의 전기도체가 각 슬롯(35)에 수용된다.The stator winding 31 may be understood as a group of electric conductors. The same number of electrical conductors are received in each slot 35. For example, as shown in FIG. 2, four electrical conductors are accommodated in each slot 35.
상기 슬롯(35)은 고정자코어(32)의 축방향으로 연장된다. 상기 전기도체는 고정자코어(32)의 축방향으로 평행하게 배열된다. 도2에 도시한 바와 같이, 상기 4개의 전기도체(삽입부)는 고정자코어(32)의 반경에 대하여 내경측으로부터 최내층, 내측중간층, 외측중간층 및 최외층의 순서로 일직선으로 배열된다.The slot 35 extends in the axial direction of the stator core 32. The electrical conductors are arranged parallel in the axial direction of the stator core 32. As shown in Fig. 2, the four electrical conductors (insertions) are arranged in a line from the inner diameter side to the innermost layer, the inner middle layer, the outer middle layer, and the outermost layer with respect to the radius of the stator core 32.
상기 각 전기도체는 슬롯(35)의 슬롯폭(W2)보다 작은 원주방향 폭(W1)을 갖게 되어, 상기 전기도체가 슬롯(35)으로 삽입될 경우, 상기 전기도체와 슬롯(35)을 형성하는 내벽 사이에 간극이 형성된다. 여기에서, 상기 전기도체(삽입부)의 원주방향 폭(W1)은 고정자코어(32)의 원주방향으로의 전기도체의 치수이다. 상기 슬롯폭(W2)은 슬롯을 형성하는 제1벽과 제2벽 사이의 거리이다. 상기 제1내벽 및 제2내벽은 원주방향으로 대향한다.Each of the electrical conductors has a circumferential width W1 smaller than the slot width W2 of the slot 35, so that the electrical conductor and the slot 35 are formed when the electrical conductor is inserted into the slot 35. A gap is formed between the inner walls. Here, the circumferential width W1 of the electric conductor (insertion portion) is the dimension of the electric conductor in the circumferential direction of the stator core 32. The slot width W2 is the distance between the first wall and the second wall forming the slot. The first inner wall and the second inner wall face in the circumferential direction.
상기 전기도체는 소정패턴으로 접속되어, 상기 고정자권선(31)을 구성한다. 상기 전기도체의 제1단부는 제1코일단부(31a)측에서 연속적인 턴부(turn portion)를 통해 연결되고, 상기 전기도체의 제2단부는 제2코일단부(31b)측에서 접합된다.The electrical conductors are connected in a predetermined pattern to constitute the stator winding 31. The first end of the electric conductor is connected via a continuous turn portion at the first coil end 31a side, and the second end of the electric conductor is joined at the second coil end 31b side.
하나의 슬롯(35)내의 하나의 전기도체는 소정 자극피치(pole-pitch) 떨어진 다른 슬롯(35)내의 다른 전기도체와 한 쌍을 이룬다. 특히, 상기 슬롯(35)내 특정층의 전기도체는, 복수개의 전기도체 사이의 갭(gap)이 코일단부에서 유지되고, 순서대로 배열되도록 소정 자극피치 떨어진 다른 슬롯(35)내 다른 층의 전기도체와 한 쌍을 이룬다.One electrical conductor in one slot 35 is paired with another electrical conductor in another slot 35 at a predetermined pole-pitch. In particular, the electrical conductor of a particular layer in the slot 35 is characterized in that the gap between the plurality of electrical conductors is maintained at the coil end and arranged in order so that the electrical of other layers in the other slot 35 apart from the predetermined magnetic pole pitch. Paired with a conductor
예를 들면, 제1슬롯(35)내 최내층의 전기도체(331a)는 고정자코어(32)의 시계방향으로 1자극피치 떨어진 제2슬롯(35)내 최외층의 전기도체(331b)와 한 쌍을 이룬다. 유사하게, 제1슬롯(35)내 내측중간층의 전기도체(332a)는 고정자코어(32)의 시계방향으로 1자극피치 떨어진 제2슬롯(35)내 외측중간층의 전기도체(332b)와 한 쌍을 이룬다.For example, the innermost electrical conductor 331a in the first slot 35 is one of the outermost electrical conductor 331b in the second slot 35 spaced one stimulus pitch clockwise of the stator core 32. Paired. Similarly, the electrical conductor 332a of the inner middle layer in the first slot 35 is paired with the electrical conductor 332b of the outer middle layer in the second slot 35 spaced one stimulus pitch clockwise of the stator core 32. To achieve.
상기 한 쌍의 전기도체(331a)(331b) 및 한 쌍의 전기도체(332a)(332b)는 각각 고정자코어(32)의 일측 축단부에서 턴부(331c)(332c)를 통해 연결된다. 따라서, 외측중간층의 전기도체(332b)와 내측중간층의 전기도체(332a)를 연결하는 턴부(332c)는 고정자코어(32)의 일측 축단부에서 최외층의 전기도체(331b)와 최내층의 전기도체(331a)를 연결하는 턴부(331c)에 둘러 싸인다.The pair of electrical conductors 331a and 331b and the pair of electrical conductors 332a and 332b are respectively connected through turn parts 331c and 332c at one end of the stator core 32. Therefore, the turn part 332c connecting the electric conductor 332b of the outer middle layer and the electric conductor 332a of the inner middle layer has an outermost electric conductor 331b and an innermost layer at one shaft end of the stator core 32. It is surrounded by a turn part 331c connecting the conductor 331a.
내부층 코일단부는 외측중간층의 전기도체들 및 내측중간층의 전기도체들의 연결에 의하여 형성된다. 외부층 코일단부는 최외층의 전기도체들 및 최내층의 전기도체들의 연결에 의하여 형성된다.The inner layer coil end is formed by the connection of the electrical conductors of the outer intermediate layer and the electrical conductors of the inner intermediate layer. The outer layer coil end is formed by the connection of the outer conductors and the inner conductors.
한편, 제1슬롯(35) 내 내측중간층의 전기도체(332a)는 고정자코어(32)의 시계방향으로 1자극피치 떨어진 제2슬롯(35)내 최내층의 전기도체(331a')와 한 쌍을 이룬다. 유사하게, 상기 제1슬롯(35)내 최외층의 전기도체(331b')는 고정자코어(32)의 시계방향으로 1자극피치 떨어진 제2슬롯(35)내 외측중간층의 전기도체(332b)와 한 쌍을 이룬다. 이들 전기도체는 용접에 의하여 고정자코어(32)의 대향 축단부에서 서로 연결된다.On the other hand, the electrical conductor 332a of the inner middle layer in the first slot 35 is paired with the inner conductor 331a 'of the innermost layer in the second slot 35 spaced one stimulus pitch in the clockwise direction of the stator core 32. To achieve. Similarly, the electrical conductor 331b 'of the outermost layer in the first slot 35 and the electrical conductor 332b of the outer intermediate layer in the second slot 35 spaced one stimulus pitch clockwise of the stator core 32. Pair up. These electrical conductors are connected to each other at opposite shaft ends of the stator core 32 by welding.
따라서, 상기 고정자코어(32)의 대향 축단부에서, 최외층의 전기도체와 외측중간층의 전기도체의 연결부와, 최내층의 전기도체와 내측중간층의 전기도체의 연결부는 고정자코어(32)의 방사상으로 배열된다.Therefore, at the opposite shaft end of the stator core 32, the connecting portion of the outermost electrical conductor and the outer intermediate layer electrical conductor, and the innermost inner conductor and the inner intermediate layer electrical connecting portion are radially formed of the stator core 32. Is arranged.
코일단부 인접층은 최외층의 전기도체(331b)와 외측중간층의 전기도체(332b)의 연결과, 최내층의 전기도체(331a)와 내측중간층의 전기도체(332 a)의 연결에 의하여 형성된다. 이러한 방식으로, 상기 고정자코어(32)의 대향 축단부에서, 한 쌍의 전기도체의 연결부는 겹치지 않고 배열된다.The coil end adjacent layer is formed by the connection between the outermost electrical conductor 331b and the outer middle electrical conductor 332b, and the innermost electrical conductor 331a and the inner middle electrical conductor 332a. . In this way, at opposite axial ends of the stator core 32, the connections of the pair of electrical conductors are arranged without overlap.
또한, 상기 전기도체는 전선을 소정형상으로 형성시킴으로써 이루어진 U자형 전도체 세그먼트(U-shaped conductor segment)로 제공된다. 상기 전선은 일정 두께를 가지며, 대략 사각 단면형상을 갖는다. 그러므로, 각 전기도체는 제1면 및 제2면을 갖는다. 상기 제1면 및 제2면은 서로 대향되고, 각각 슬롯(35)의 제1 및 제2벽면을 향한다.In addition, the electrical conductor is provided as a U-shaped conductor segment made by forming a wire in a predetermined shape. The wire has a constant thickness and has a substantially rectangular cross-sectional shape. Therefore, each electrical conductor has a first side and a second side. The first and second surfaces face each other and face the first and second wall surfaces of the slot 35, respectively.
도3에 도시한 바와 같이, 상기 최내층의 전기도체(331a) 및 최외층의 전기도체(331b)는 큰(large) 세그먼트(331)에 포함된다. 상기 내측중간층의 전기도체(332a) 및 외측중간층의 전기도체(332b)는 작은(small) 세그먼트(332)에 포함된다. 상기 큰 세그먼트(331)와 작은 세그먼트(332)는 대략 U자형으로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the innermost electrical conductor 331a and the outermost electrical conductor 331b are included in a large segment 331. The electrical conductor 332a of the inner middle layer and the electrical conductor 332b of the outer middle layer are included in the small segment 332. The large segment 331 and the small segment 332 are approximately U-shaped.
상기 큰 세그먼트(331)와 작은 세그먼트(332)는 기본 전도체 세그먼트(33)를 구성한다. 상기 기본 전도체 세그먼트(33)는 고정자코어(32)의 주위에서 2회 턴(turn)되는 코일을 구성하도록 상기 슬롯(35)내 규칙적으로 배열된다. 그러나, 상기 고정자권선의 인출선과 제1 및 제2랩(lap)을 연결하는 턴부를 포함하는 전도체 세그먼트는 기본 전도체 세그먼트(33)의 형상과 다른 소정 형상의 전도체 세그먼트를 구성한다.The large segment 331 and the small segment 332 make up the basic conductor segment 33. The basic conductor segment 33 is arranged regularly in the slot 35 to form a coil that is turned twice around the stator core 32. However, the conductor segment including a turn portion connecting the lead wire of the stator winding and the first and second laps constitutes a conductor segment having a predetermined shape different from that of the basic conductor segment 33.
본 실시예에서, 9개의 소정형상의 전도체 세그먼트를 제공한다. 제1 및 제2랩(lap) 사이의 연결은 단부층과 중간층의 전기도체 사이의 연결에 의하여 이루어진다. 이러한 연결에 의하여 특정 형상의 코일단부가 형성된다.In this embodiment, nine predetermined shaped conductor segments are provided. The connection between the first and second laps is made by the connection between the end conductor and the electrical conductor of the intermediate layer. This connection forms a coil end of a particular shape.
상기 큰 전도체 세그먼트(331)에서, 큰 전도체 세그먼트(331)의 최외층의 전기도체(직선부)(331b)와 최내층의 전기도체(직선부)(331a) 사이의 고정자코어(32) 원주방향으로의 내측거리는 전기도체(331b)(331a)가 수용된 제1 및 제2슬롯(35)의 원주방향으로의 중심점 사이의 중심피치 P(도4)보다 약간 짧다.In the large conductor segment 331, the circumferential direction of the stator core 32 between the outermost electrical conductor (straight portion) 331b of the large conductor segment 331 and the innermost electrical conductor (straight portion) 331a. The inner distance to is slightly shorter than the center pitch P (Fig. 4) between the center points in the circumferential direction of the first and second slots 35 in which the electrical conductors 331b and 331a are accommodated.
상기 한 쌍의 직선부(331b)(331a) 사이의 내측거리는 턴부(331c)의 탄성변형에 의하여 가변될 수 있다. 상기 직선부(331a)(331b)는 제1슬롯 및 제2슬롯(35)에 삽입됨과 동시에, 상기 직선부(331a)(332b) 사이의 내측거리를 확장시킨다. 그 결과, 상기 전기도체(331b)(331a)는 턴부(331c)에 인접한 측에서 슬롯(35)의 내벽에 접촉하고, 탄성변형의 스프링복원에 의하여 턴부(331c)에 대향하지 않은 측에 대향하는 내벽으로부터 일정간격을 갖는다.The inner distance between the pair of straight portions 331b and 331a may be varied by the elastic deformation of the turn portion 331c. The straight portions 331a and 331b are inserted into the first slot and the second slot 35 and extend the inner distance between the straight portions 331a and 332b. As a result, the electrical conductors 331b and 331a contact the inner wall of the slot 35 on the side adjacent to the turn part 331c, and face the side not facing the turn part 331c by spring restoring of elastic deformation. There is a certain distance from the inner wall.
상기 작은 전도체 세그먼트(332)에서, 작은 전도체 세그먼트(332)의 외측중간층의 전기도체(332b)와 내측중간층의 전기도체(332a) 사이의 원주방향 내측거리는 상기 전기도체(332b)(332a)가 수용된 제1 및 제2슬롯(35)의 중심점 사이의 중심피치 P보다 약간 길다.In the small conductor segment 332, the circumferential inner distance between the electrical conductor 332b of the outer middle layer of the small conductor segment 332 and the electrical conductor 332a of the inner middle layer is defined by which the electrical conductors 332b and 332a are accommodated. It is slightly longer than the central pitch P between the center points of the first and second slots 35.
상기 한 쌍의 직선부(332b)(332a)의 내측거리는 턴부(332c)의 탄성변형에 의하여 가변될 수 있다. 상기 직선부(332b)(332a)는 제1 및 제2슬롯(35)에 삽입됨과 동시에 직선부(332b)(332a) 사이의 내측거리는 감소된다. 그 결과, 상기 직선부(332b)(332a)는, 그 직선부(332b)(332a)가 상기 턴부(331c)에 대향하는 측에서 슬롯(35)의 내벽과 접촉하고, 상기 턴부(332c)에 인접한 측에서 슬롯(35)의 대향 내벽으로부터 일정간격을 갖는다.The inner distance of the pair of straight portions 332b and 332a may be varied by the elastic deformation of the turn portion 332c. The straight portions 332b and 332a are inserted into the first and second slots 35 and the inner distance between the straight portions 332b and 332a is reduced. As a result, the straight portions 332b and 332a are in contact with the inner wall of the slot 35 on the side where the straight portions 332b and 332a oppose the turn portion 331c, and the turn portions 332c. There is a certain distance from the opposite inner wall of the slot 35 on the adjacent side.
이러한 방식으로, 상기 큰 전도체 세그먼트(331) 및 작은 전도체 세그먼트(332)는 큰 전도체 세그먼트(331)의 직선부(331a)(331b)가 중심피치 P에 대하여 서로 가깝게 배열되고, 상기 작은 전도체 세그먼트(332)의 직선부(332a)(332b)는 중심피치 P에 대하여 서로 멀어지게 배열되도록 수용된다.In this way, the large conductor segment 331 and the small conductor segment 332 are arranged such that the straight portions 331a and 331b of the large conductor segment 331 are arranged close to each other with respect to the center pitch P, and the small conductor segment ( The straight portions 332a and 332b of 332 are accommodated so as to be spaced apart from each other with respect to the center pitch P. FIG.
따라서, 도2에 도시한 바와 같이, 상기 슬롯(35)에서, 상기 큰 전도체 세그먼트(331) 및 작은 전도체 세그먼트(332)의 직선부는 고정자코어(32)의 반경방향으로 일직선으로 배열된다. 또한, 상기 직선부는 슬롯(35)의 제1내벽과 제2내벽에 교호로 접촉된다.Thus, as shown in FIG. 2, in the slot 35, the straight portions of the large conductor segment 331 and the small conductor segment 332 are arranged in a straight line in the radial direction of the stator core 32. In addition, the straight portion alternately contacts the first inner wall and the second inner wall of the slot 35.
다음으로, 상기 고정자권선(31)의 제작공정을 설명한다. 먼저, 작은 전도체 세그먼트(332)의 턴부(332c)가 큰 전도체 세그먼트(331)의 턴부(331c)에 의하여 둘러 싸이도록 기본 전도체 세그먼트(33)를 배열하고, 전술한 방법과 같이 일측 축단부로부터 고정자코어(32)로 삽입한다.Next, the manufacturing process of the stator winding 31 will be described. First, the basic conductor segment 33 is arranged such that the turn portion 332c of the small conductor segment 332 is surrounded by the turn portion 331c of the large conductor segment 331, and the stator from one shaft end as in the method described above. Insert into the core 32.
그러므로, 상기 큰 전도체 세그먼트(331)의 직선부 중 하나의 전기도체(331a)는 고정자코어(32)의 제1슬롯(35)의 최내층으로 삽입된다. 상기 작은 전도체 세그먼트(332)의 직선부 중 하나의 전기도체(332a)는 제1슬롯(35)의 내측중간층으로 삽입된다. 상기 큰 전도체 세그먼트(331)의 직선부의 나머지 전기도체(331b)는 제2슬롯(35)의 최외측층으로 삽입된다. 상기 작은 전도체 세그먼트(332)의 직선부의 나머지 전기도체(332b)는 제2슬롯(35)의 외측중간층으로 삽입된다.Therefore, the electrical conductor 331a of one of the straight portions of the large conductor segment 331 is inserted into the innermost layer of the first slot 35 of the stator core 32. An electrical conductor 332a of one of the straight portions of the small conductor segment 332 is inserted into the inner middle layer of the first slot 35. The remaining electrical conductor 331b of the straight portion of the large conductor segment 331 is inserted into the outermost layer of the second slot 35. The remaining electrical conductor 332b of the straight portion of the small conductor segment 332 is inserted into the outer middle layer of the second slot 35.
그 결과, 상기 전기도체(331a)(332a)(332b')(331b')는 도2에 도시한 바와 같이 반경방향으로 최내층으로부터 순차적으로 슬롯(35)에 일직선으로 배열된다. 여기에서, 상기 직선부(332b')(331b')는 제1슬롯으로부터 1자극피치 떨어진 슬롯(35)내의 전기도체와 한 쌍을 이룬다.As a result, the electrical conductors 331a, 332a, 332b 'and 331b' are arranged in a straight line in the slot 35 sequentially from the innermost layer in the radial direction as shown in FIG. Here, the straight portions 332b 'and 331b' are paired with an electric conductor in the slot 35 spaced one stimulus pitch from the first slot.
상기와 같이 삽입된 다음, 제2코일단부(31b)에서, 단부층의 전기도체(331a)(331b)의 접합부(331d)(331e)는 큰 전도체 세그먼트(331)가 열리는 방향(접합부가 서로 멀어지는 방향)으로 1.5슬롯만큼 경사지도록 한다. 또한, 중간층의 전기도체(332a)(332b)의 접합부(332d)(332e)는 작은 전도체 세그먼트(332)가닫히는 방향(접합부가 서로 가까워지는 방향)으로 1.5슬롯만큼 경사지도록 한다.After the insertion as described above, the joints 331d and 331e of the electrical conductors 331a and 331b of the end layer in the second coil end portion 31b have a direction in which the large conductor segment 331 opens (the joints are far from each other). Direction) and incline by 1.5 slots. In addition, the junctions 332d and 332e of the electric conductors 332a and 332b of the intermediate layer are inclined by 1.5 slots in the direction in which the small conductor segment 332 is closed (the direction in which the joints are close to each other).
이러한 단계는 슬롯(35)내 모든 베이스 전도체 세그먼트에 대하여 반복 수행된다. 그런다음, 상기 제2코일단부(31b)에서, 최외층의 접합부(331e')와 외측중간층의 접합부(332e)는 전기적으로 도통(연속)되도록 초음파용접, 아크용접, 납땜 및 다른 방법 등의 용접에 의하여 접합된다. 상기 내측중간층의 접합부(332d)와 최내층의 접합부(331d')도 유사한 방법으로 접합된다. 이런 식으로, 도4에 도시한 고정자(2)가 제공된다.This step is repeated for all base conductor segments in slot 35. Then, in the second coil end 31b, the joint 331e 'of the outermost layer and the joint 332e of the outer middle layer are electrically welded (arc welding), arc welding, soldering, or other methods so as to be electrically conductive (continuous). Are bonded by. The junction 332d of the inner middle layer and the junction 331d 'of the innermost layer are also joined in a similar manner. In this way, the stator 2 shown in Fig. 4 is provided.
본 실시예의 차량 교류발전기(1)에서, 전기도체(삽입부)의 원주방향 폭(W1)은 슬롯폭(W2)보다 작기 때문에, 전기도체와 슬롯(35)의 제1내벽 및 제2내벽 중 하나의 내벽 사이에 갭이 형성된다. 따라서, 상기 슬롯(35)으로 기본 전도체 세그먼트(33)의 삽입을 용이하게 하고, 이에 따라 작업성이 향상된다.In the vehicle alternator 1 of the present embodiment, since the circumferential width W1 of the electric conductor (insertion part) is smaller than the slot width W2, the first inner wall and the second inner wall of the electric conductor and the slot 35 are selected. A gap is formed between one inner wall. Thus, the insertion of the basic conductor segment 33 into the slot 35 is facilitated, thereby improving workability.
또한, 상기 전기도체는 슬롯(35)의 제1내벽 및 제2내벽 중 하나의 내벽에 접촉하기 때문에, 고정자권선(31)의 열은 슬롯(35)의 내벽으로 효과적으로 전달된다. 따라서, 고정자권선(31)의 온도는 감소되어, 그 결과 출력 향상을 가져온다.In addition, since the electrical conductor contacts the inner wall of one of the first inner wall and the second inner wall of the slot 35, the heat of the stator winding 31 is effectively transferred to the inner wall of the slot 35. Thus, the temperature of the stator windings 31 is reduced, resulting in an output improvement.
상기 기본 전도체 세그먼트(33)의 전기도체는 슬롯(35)의 형상에 대응하는 대략 사각 단면형상으로 이루어진다. 따라서, 상기 슬롯(35)의 내벽과 전기도체 간의 접촉면적은 증가되어, 연전달효율은 향상된다. 또한, 상기 전기도체는 거의 진동하지 않는다. 그 결과, 상기 고정자권선(31)의 자기소음은 감소한다.The electrical conductor of the basic conductor segment 33 has a substantially rectangular cross-sectional shape corresponding to the shape of the slot 35. Therefore, the contact area between the inner wall of the slot 35 and the electric conductor is increased, so that the connection transfer efficiency is improved. In addition, the electrical conductor hardly vibrates. As a result, the magnetic noise of the stator winding 31 is reduced.
상기 슬롯(35)에는 복수개의 전기도체가 반경방향으로 일직선으로 배열된다. 또한, 상기 전기도체는 슬롯의 제1내벽과 제2내벽에 교호로 접촉한다. 따라서, 상기 전기도체는 슬롯의 내벽에 동일하게 접촉이 이루어진다. 이와 같이 고정자권선(31)의 열은 슬롯의 내벽으로 균일하게 전달된다. 또한, 상기 고정자코어(32)의 티스(teeth)부의 진동을 균일하게 저감시킬 수 있다.In the slot 35, a plurality of electrical conductors are arranged in a straight line in the radial direction. In addition, the electrical conductor alternately contacts the first inner wall and the second inner wall of the slot. Thus, the electrical conductor makes contact with the inner wall of the slot in the same manner. In this way, the heat of the stator windings 31 is uniformly transmitted to the inner wall of the slot. In addition, the vibration of the teeth of the stator core 32 may be uniformly reduced.
또한, 상기 전기도체는 기본 전도체 세그먼트(33)의 턴부(331c)(332c)의 탄성복원에 의하여 슬롯(35)의 내벽에 접촉한다. 따라서, 상기 전기도체를 슬롯(35)의 내벽에 접촉시키기 위한 특정 부품이나 공정을 추가할 필요가 없다. 따라서, 간단한 구성으로 온도 저감에 따른 출력향상과 자기소음 감소가 달성된다.The electrical conductor also contacts the inner wall of the slot 35 by elastic restoration of the turn portions 331c and 332c of the basic conductor segment 33. Thus, there is no need to add specific components or processes for contacting the electrical conductor with the inner wall of the slot 35. Therefore, with the simple configuration, the output improvement and the magnetic noise reduction according to the temperature reduction are achieved.
또한, 상기 전도체 세그먼트로 고정자 권선을 형성하는 것은 고정자권선의 두께를 용이하게 증가시킨다. 이와 같이 저항감소에 따라 온도을 더 감소시킬 수 있다. 또한, 견고성의 증가에 따라 출력은 더 향상되고, 자기소음은 더욱 감소된다.In addition, forming a stator winding out of the conductor segment easily increases the thickness of the stator windings. In this way, the temperature can be further reduced as the resistance decreases. In addition, as the robustness increases, the output is further improved, and the magnetic noise is further reduced.
상기 실시예에서, 각 슬롯(35)에 3개의 전기도체가 수용된다. 그 대신에, 예를 들면 각 슬롯(35)에 8개의 전기도체가 반경방향으로 일직선으로 배열될 수 있다. 도5에 도시한 바와 같이, 상기 8개의 전기도체는 슬롯(35)의 제1내벽 및 제2내벽에 교호로 접촉된다.In this embodiment, three electrical conductors are accommodated in each slot 35. Instead, for example, eight electrical conductors in each slot 35 can be arranged in a straight line in the radial direction. As shown in FIG. 5, the eight electrical conductors alternately contact the first inner wall and the second inner wall of the slot 35. As shown in FIG.
전술한 실시예에서, 상기 고정자권선(31)은 U자형 전도체 세그먼트를 이용함으로써 구성된다. 본 발명은 턴부를 갖지 않는 대략 직선 전도체 세그먼트에 의하여 구성되거나 연속적인 전선에 의하여 구성되는 고정자권선에 적용될 수 있다.In the above embodiment, the stator winding 31 is constructed by using a U-shaped conductor segment. The present invention can be applied to stator windings constituted by substantially straight conductor segments having no turn or constructed by continuous wires.
본 발명은 다른 종류의 발전기 또는 발전기 이외의 모터 등의 각종 회전전기장치에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to various rotary electric devices such as motors other than generators or generators of other kinds.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 회전전기장치는 고정자권선의 온도감소에 따른 출력을 향상시키고, 자기소음을 보다 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, the rotary electric machine according to the present invention has an effect of improving the output according to the temperature decrease of the stator winding and further reducing the magnetic noise.
또한, 본 발명은 고정자코어로의 전도체 세그먼트의 삽입이 용이하고, 이에 따라 작업성이 향상되는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that the insertion of the conductor segment into the stator core is easy, thereby improving workability.
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